斜拉桥A型索塔施工方案.doc

斜拉桥A型索塔施工方案
一、工程概况
1.1 项目背景
本项目为跨江高速公路斜拉桥工程，主桥采用双塔双索面斜拉结构，主跨径580米，桥面宽38.5米，双向六车道设计。A型索塔为全桥关键受力结构，采用钢筋混凝土门式框架结构，塔高168米（承台顶至塔顶），上塔柱内倾角度15°，下塔柱与水平面夹角78°，塔柱横向间距35米，塔顶设置钢-混组合横梁，全桥共2座索塔，每座索塔混凝土总量约4800立方米，钢筋用量860吨。
1.2 结构设计参数
项目
设计指标
技术参数
塔身结构
C50高性能混凝土
弹性模量3.55×10⁴MPa，抗渗等级P8
钢筋配置
纵向主筋HRB400E Φ32mm
间距150mm×150mm，保护层厚度70mm
预应力系统
纵向预应力束Φs15.2钢绞线
抗拉强度1860MPa，张拉控制应力1395MPa
索塔基础
16根Φ2.5m钻孔灌注桩
有效桩长65m，单桩承载力特征值8000kN
索管定位
Q355B无缝钢管（Φ135mm×16mm）
轴线偏差≤5mm，管口椭圆度≤3mm
1.3 工程重难点
1. 高空异形结构施工：上塔柱内倾15°导致模板受力复杂，需采用自适应调节模板体系
2. 线形控制精度：全塔施工轴线偏差需控制在±10mm内，塔顶高程误差≤H/30000（H为塔高）
3. 大体积混凝土温控：承台单次浇筑方量1200m³，需控制内外温差≤25℃
4. 高空作业安全：最大作业高度168m，需设置三重防护体系（安全网+防坠器+临边护栏）
二、施工总体部署
2.1 施工分区划分
· 基础施工区：含承台、桩基及塔座施工，设置钢筋加工棚（30m×15m）、模板堆放区（20m×15m）
· 塔身施工区：划分6个作业段，标准段高度4.5m，变截面段高度3m，配置2套液压爬模系统
· 塔顶施工区：钢横梁拼装平台（15m×8m）、索鞍安装区（设置4个20t承重支架）
2.2 机械设备配置
设备名称
型号规格
数量
主要用途
塔式起重机
QTZ80（5510）
2台
材料吊装（最大起重量8t，幅度55m）
液压爬模系统
ZPM-100
2套
塔柱模板爬升（爬升速度0.5m/h）
混凝土输送泵
HBT90CH-2135D
2台
混凝土垂直输送（理论排量90m³/h）
高压注浆机
ZJB-300
1台
预应力孔道压浆（工作压力1.2MPa）
全站仪
Leica TS60
1台
三维坐标测量（测角精度0.5″）
2.3 施工流程规划
graph TD
A[施工准备] --> B[桩基施工]
B --> C[承台浇筑]
C --> D[塔座施工]
D --> E[下塔柱施工]
E --> F[中塔柱施工]
F --> G[上塔柱施工]
G --> H[钢横梁安装]
H --> I[索鞍安装]
I --> J[竣工测量]
三、关键施工工艺
3.1 基础施工
3.1.1 钻孔灌注桩施工
采用旋挖钻机成孔，泥浆护壁（比重1.15~1.25），孔底沉渣≤50mm。钢筋笼分3节制作，主筋采用直螺纹连接（I级接头），声测管采用Φ57mm×3mm钢管，按等边三角形布置。水下混凝土采用导管法浇筑，导管埋深控制在2~6m，提拔速度≤0.5m/min，单桩混凝土超灌高度≥1.2m。
3.1.2 大体积承台施工
· 温控措施：预埋DTS分布式光纤测温系统（测温点间距1.5m），采用循环冷却水系统（进出水温差≤10℃），覆盖1层塑料薄膜+2层阻燃棉被养护
· 浇筑工艺：分3层浇筑（厚度1.5m/层），采用"斜面分层、薄层推移"浇筑法，初凝时间控制在12h以上，相邻层浇筑间隔≤8h
· 钢筋安装：设置3层劲性骨架（[20a槽钢焊接而成），主筋采用机械连接，接头错开率50%，保护层垫块采用C50预制块（强度≥设计值120%）
3.2 塔身液压爬模施工
3.2.1 模板系统组成
· 面板系统：20mm厚Q235B钢板，面板背后设置[10槽钢横肋（间距300mm）和[14槽钢竖肋（间距600mm）
· 爬升系统：液压千斤顶（额定顶力600kN）+Φ48mm爬杆（材质45号钢，屈服强度355MPa），每榀模板配置4个爬升点
· 调节系统：设置X/Y/Z三轴调节装置，横向调节范围±150mm，竖向调节精度0.1mm，转角调节范围±3°
3.2.2 标准施工流程
1. 钢筋绑扎：采用"工厂化加工+现场装配"模式，主筋连接采用直螺纹套筒（外露丝扣1~2牙），箍筋与主筋采用梅花形绑扎（绑扎点间距≤200mm）
2. 模板安装：先安装内模（采用满堂支架支撑），后安装外模，通过调节丝杆精确定位（平面位置偏差≤3mm），模板拼缝粘贴5mm厚遇水膨胀止水条
3. 混凝土浇筑：采用拖式泵垂直输送，布料管端部设置3m长软管，分层厚度300mm，振捣采用Φ50振捣棒（振捣间距≤400mm，时间15~20s）
4. 模板爬升：混凝土强度达到15MPa后开始脱模，爬升前检查液压系统（压力18~20MPa），爬升速度控制在0.3m/min，同步率偏差≤50mm
3.3 预应力施工
3.3.1 孔道成型
· 采用Φ90mm塑料波纹管（环刚度≥8kN/m²），接头采用大一号波纹管套接（长度300mm），外包3层防水胶带（宽度150mm，搭接50mm）
· 定位钢筋采用Φ16mm HRB400E，间距直线段1000mm，曲线段500mm，与主筋焊接固定（焊接时用湿布包裹波纹管防烫损）
3.3.2 张拉工艺
1. 张拉准备：混凝土强度达到设计值85%且龄期≥7d，安装工作锚（OVM15-12型）、限位板、千斤顶（YCW250B型）及工具锚
2. 张拉程序：0→0.1σcon（持荷5min，测伸长值）→0.2σcon→1.0σcon（持荷10min，锚固）
3. 伸长值控制：实际伸长值与理论值偏差控制在±6%内，理论伸长值计算公式：ΔL=（Pp×L）/（Ap×Ep）
4. 孔道压浆：采用真空辅助压浆工艺（真空度-0.08~-0.1MPa），水泥浆水灰比0.35~0.4，流动度18±4s，压浆压力0.5~0.7MPa，持压3min
3.4 塔顶钢横梁施工
3.4.1 构件加工与运输
· 钢横梁分3段工厂预制（主段长18m，两侧段长8.5m），采用Q355ND钢材，焊接采用CO₂气体保护焊（焊丝ER50-6），焊后进行200℃×2h去应力退火
· 运输采用特种平板车（轴距12m，载重80t），运输过程中设置4个支撑点（支撑位置距梁端2.5m），支点处设置弧形垫块（曲率半径R=5m）
3.4.2 吊装安装工艺
1. 吊装设备：选用250t汽车吊（主臂长度52m，作业半径18m，额定起重量38t）+150t辅助吊
2. 吊装步骤：
o 主段吊装：设置4个吊点（经ANSYS受力模拟验证），采用4根Φ32mm钢丝绳（安全系数K=6）
o 临时固定：通过8个Φ40mm定位销与塔柱临时连接，调节精度达到平面位置±3mm，高程±2mm
o 焊接连接：采用"先中间后两侧"焊接顺序，第一层焊接电流180~200A，第二层220~240A，层间温度控制在150~250℃
3. 验收标准：横梁顶面平整度≤2mm/m，跨中挠度≤L/1000（L为横梁跨度），高强螺栓终拧扭矩偏差±10%
四、施工测量与监控
4.1 测量控制网建立
· 平面控制：采用三等三角网，布设6个强制对中观测墩（含2个基准点），使用Leica TS60全站仪按方向观测法观测3测回
· 高程控制：建立二等水准网，采用电子水准仪（精度0.3mm/km）按往返测法施测，闭合差≤±4√L mm（L为路线长度km）
· 监测点布置：每个塔柱布设6个监测断面（基础、下塔柱、中塔柱、上塔柱、横梁、塔顶），每个断面设置4个监测点
4.2 线形控制措施
1. 实时监测系统：
o 采用GNSS自动化监测（精度5mm+1ppm），每小时采集1组数据
o 布设光纤光栅传感器（FBG）监测塔身应力（量程-10~30MPa，精度±2με）
2. 误差修正方法：
o 日照温差修正：每30m高度设置温度梯度传感器，建立温差-偏移量回归方程
o 混凝土收缩徐变修正：采用CEB-FIP（2010）模型进行预测，每施工段修正1次
3. 动态调整机制：当监测数据超预警值（轴线偏差8mm）时，启动调节程序：# 简化调节公式示例
调节量=当前偏差×0.6+累计偏差×0.3+温度修正值×0.1
五、质量安全保障体系
5.1 质量控制标准
检验项目
允许偏差
检验方法
塔柱轴线位置
±10mm
全站仪三维坐标测量（每节段3次）
混凝土表面平整度
5mm/2m
2m靠尺+塞尺检查
预应力孔道位置
孔道坐标±10mm
全站仪测设定位钢筋（每5m一个测点）
钢筋保护层厚度
±10mm
电磁感应仪（每20m²测1点）
5.2 安全防护措施
1. 高空作业防护：
o 设置双层安全网（兜底网+水平网），网眼尺寸≤10cm×10cm，承载力≥1.6kN/m²
o 作业人员配备双钩安全带（抗冲击力15kN），每个作业面设置2个安全母绳（Φ12mm钢丝绳）
2. 施工用电安全：
o 采用TN-S接零保护系统，设置3级配电箱（总配电箱→分配电箱→开关箱），漏电保护器动作电流≤30mA
o 塔吊、电梯等设备设置防雷接地（接地电阻≤4Ω），每季度检测1次
3. 消防管理：
o 每层设置2个灭火器箱（含4kg干粉灭火器2具），动火作业办理许可证并配备看火人
o 易燃材料堆放区设置防火隔离带（宽度≥5m），配备消防砂池（2m×2m×1m）
5.3 应急预案
1. 模板失稳处理：
o 立即启动应急电源，启用备用液压系统将模板固定
o 采用25t汽车吊配合Φ20mm钢缆临时加固，加固点间距≤3m
2. 高处坠落救援：
o 启动应急通道，使用救援吊篮（载重量500kg）转运伤员
o 配备AED除颤仪及急救箱，与就近医院建立绿色通道（车程≤30min）
六、施工进度计划
6.1 关键线路工期
· 桩基施工：60天（2台钻机同步作业，每天完成1根）
· 承台施工：30天（含钢筋绑扎10天，浇筑3天，养护14天）
· 塔身施工：240天（标准段4.5天/段，变截面段6天/段）
· 横梁施工：45天（工厂加工20天，运输5天，安装20天）
· 总工期：390天（含20天不可抗力储备工期）
6.2 进度保障措施
1. 资源保障：储备2套模板系统（含10%备用件），混凝土搅拌站配置3台1.5m³搅拌机（备用系数1.2）
2. 技术保障：采用BIM+GIS技术进行进度模拟，每周对比计划进度与实际进度，偏差超5%时调整资源配置
3. 季节性施工：
o 雨季：配置防雨棚（覆盖半径15m）、抽水泵（扬程50m，流量100m³/h）
o 冬季：采用综合蓄热法养护（热水拌合+保温被覆盖+电伴热），确保入模温度≥10℃
七、环境保护措施
7.1 扬尘控制
· 施工便道硬化（200mm厚C20混凝土），每500m设置洗车平台（含三级沉淀池）
· 塔吊设置喷雾降尘系统（覆盖半径30m），PM10浓度超0.5mg/m³时自动启动
7.2 噪声管理
· 高噪声设备（空压机、切割机）设置隔音棚（降噪量≥25dB），夜间（22:00-6:00）噪声≤55dB
· 合理安排施工时段，桩基施工采用低噪声液压锤（声压级≤85dB）
7.3 废水处理
· 混凝土养护水经三级沉淀（沉淀池尺寸3m×2m×1.5m）后回用，回用率≥80%
· 油料库房设置防渗池（防渗系数1×10⁻⁷cm/s），防止油料泄漏污染土壤
本方案未尽事宜，严格按照《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650-2020）及设计文件执行，施工过程中接受第三方监测单位全程监督，确保工程质量达到优良标准。